草海自然保护区外来植物空心莲子草入侵机制实验研究.doc

草海自然保护区外来植物空心莲子草入侵机制实验研究生物入侵严重影响生态系统结构和功能的稳定性和生物的多样性。入侵植物往往能够侵入多种环境,而土壤氮素增加可提高外来植物的入侵性。在入侵地只能进行营养繁殖的植物,营养繁殖片段的存活和生长成为其传播和建植的关键因素。针对外来入侵植物空心莲子草（Alternantheraphiloxeroides）在贵州省广泛分布,草海自然保护区的生物多样性已经遭到严重威胁,也考虑到草海自然保护区水体富营养化是周围农田使用氮肥淋溶所致,对草海自然保护区水生和陆生演替系列群落、不同生境的无性系生长进行了原位调查研究,对不同土壤氮素处理下构件的生长、生产与分配,以及在芽的朝向处理与埋土处理下不同营养繁殖片段的出芽及其生长进行了实验研究。籍以探究其对高原湿地生态系统中水陆群落植物组成及多样性的影响,分析野外异质生境空心莲子草表型变异和氮素的添加对空心莲子草生长和生理的影响,剖析其繁殖片段类型和种植方向等因素对繁殖和生长的影响。结果如下:（1）在草海东南侧的水生群落10科19属23种植物中,禾本科植物种类最多;陆生群落14科28属30种植物中,菊科植物种类最多。两种群落中植物的株生长型、根生长型、生活型、水分生态类型组成不同,而且随着空心莲子草重要值的增加,植物的科、属、种和各生态类型中植物种数又有不同的变化趋势,陆生群落中受空心莲子草的影响较大。随着空心莲子草重要值的增加,水生群落中多样性指数显著升高,均匀度指数先升高后降低,优势度指数先降低后升高;陆生群落中各多样性指数没有显著变化。水陆群落物种结构和多样性虽然在空心莲子草入侵的早期,随空心莲子草重要值的增加表现出不同的趋势,但当空心莲子草入侵严重时,两种群落多样性都会受到危害。（2）山地公路旁、果园、河滩、菜园四种生境中土壤的理化性质存在不同程度的差异。在不同环境中,空心莲子草构件的生长特性差异显著;与遮阴的环境相比,空心莲子草在光照充足的环境中节间缩短,叶生物量分配增大;干扰的环境中根长显著变短,茎生物量分配显著增多。空心莲子草多数指标的变异系数生境内大于生境间,构件间有着幂函数或线性函数的生长规律,且不同的生境中构件间的生长规律不完全相同。空心莲子草生长的可塑性和可调节性是其成功入侵多种生境的一个主要原因。（3）在氮素处理下,在9月份和11月份空心莲子草的构件生长特征随着氮素含量的增加而显著的增加;在9月份茎生物量分配随着氮素含量的增加而增加,根生物量分配、根冠比随着氮素含量的增加而减小。氮素对叶片中的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、总叶绿素和可溶性糖、总糖含量没有显著的影响。叶片中可溶性蛋白在高氮处理(16g·m^-2)时最大且与其它处理差异显著;叶片中超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性随着氮素的增加先增加后显著降低。茎中全氮含量随着氮素的增多而显著的降低,根中全磷含量随着氮素的增多而显著的增加。本实验结果表明:氮素适量的增加,对外来入侵植物空心莲子草的扩张起到促进作用。过量的氮又会对空心莲子草体内的抗氧化活化酶系统产生抑制作用,进而影响空心莲子草的生长。（4）营养繁殖片段的节与节间连接模式、片段类型和方向对空心莲子草出芽和生长都有影响。下端节出芽率低,出芽时间延迟;上端节出根时间延迟,根长和根生物量小。一个节的片段类型节上分株的生长（茎长、根长、地上生物量、节数）更好。倒立的种植方向降低根的生长。三因素又对分株的生长有着交互作用,带下端节的一个节片段直立种植的分株地上生长最好;两个节的片段在水平和直立的方向上端节地上生长和下端节的地下生长好于其他两个节的处理。结果表明这些处理方式利于空心莲子草的扩张。（5）营养繁殖片段的倒立处理降低一个节片段下端节离土分株和两个节片段下端节在土表分株的生长;直立处理提高了两个节上端节离土分株的生长。埋土处理均降低分株的生长,一个节片段更易受到埋土的影响;两个节的片段更易成功入侵。建议在用物理方法对空心莲子草进行治理时,防止营养繁殖片段的残留和散落,要清除彻底才能防止空心莲子草的再次入侵。本研究全面了解空心莲子草对群落植物组成和多样性的影响,深入认识空心莲子草强烈的可塑性和可生长的外部环境的多样性,丰富了种群繁殖生态学的研究内容,提出了无残留的物理清除的切实可行的科学方法,为防止空心莲子草入侵、草海群落保护和资源可持续利用提供理论依据。